第1章 走進Harmony

1.1　了解HarmonyOS

當前的移動互聯網創新，仍然僅局限于以手機為主的單一設備，單設備的操作體驗已經不能完全滿足人們在不同場景下的需求，而HarmonyOS正是為萬物互聯而生。HarmonyOS（鴻蒙操作系統）是一款“面向未來”的操作系統，一款面向全場景的分布式操作系統，它創造性地提出了基于同一套系統能力、適配多種終端形態的分布式理念，將多個物理上相互分離的設備融合成一個“超級虛擬終端”，通過按需調用和融合不同軟硬件的能力，實現不同終端設備之間的極速連接、硬件互助和資源共享，為用戶在移動辦公、社交通信、媒體娛樂、運動健康、智能家居等多種全場景下，匹配最合適的設備，提供最佳的智慧體驗。

HarmonyOS主打“1+8+N”的全場景體驗，其中“1”指的是主入口手機，“8”指的是智慧屏、平板、PC、音響、手表、眼鏡、車機和耳機8種設備，“N”則指的是泛IoT硬件構成的華為HiLink生態，其中包括移動辦公、智能家居、健康生活、影音娛樂、智能出行等各大場景下的智能硬件設備。

對于HarmonyOS的應用開發者而言，通過HarmonyOS所提供的多種分布式技術，使應用開發者能夠聚焦于上層業務邏輯，而忽略不同終端設備的形態差異，從而極大地降低了開發難度和成本，提升了開發效率。本書將聚焦于HarmonyOS的應用開發，旨在帶領更多開發者加入HarmonyOS全場景的生態建設中。下面具體介紹一下應用開發所需要的基本知識。

1.1.1　HarmonyOS技術特性

多種設備之間通過HarmonyOS可以實現硬件互助和資源共享，依賴的關鍵技術主要包括分布式軟總線、分布式數據管理、分布式任務調度和分布式設備虛擬化等。

1．分布式軟總線

分布式軟總線是手機、手表、平板、智慧屏、車機等多種終端設備的統一基座，是分布式數據管理和分布式任務調度的基礎，為設備之間的無縫互聯提供了統一的分布式通信能力，能夠快速發現并連接設備，高效地傳輸任務和數據。分布式軟總線示意圖如圖1.1所示。

2．分布式數據管理

分布式數據管理位于分布式軟總線之上，用戶數據不再與單一物理設備進行綁定，而是將多設備的應用程序數據和用戶數據進行同步管理，應用跨設備運行時數據無縫銜接，讓跨設備數據處理如同本地處理一樣便捷。分布式數據管理示意圖如圖1.2所示。

例如基于分布式數據管理，可以通過手機訪問其他設備中的照片和視頻，并將其他設備中的視頻轉移到智慧屏進行播放，也可以將編輯在任一設備中的備忘錄信息進行跨設備更新同步。

3．分布式任務調度

分布式任務調度基于分布式軟總線、分布式數據管理等技術特性，構建統一的分布式服務管理，支持對跨設備的應用進行遠程啟動、遠程控制、綁定／解綁、遷移等操作。在具體的場景下，能夠根據不同設備的能力、位置、業務運行狀態、資源使用情況，并結合用戶的習慣和意圖，選擇最合適的設備運行分布式任務。分布式任務調度示意圖如圖1.3所示。

利用分布式任務調度機制，可以實現多設備間的能力互助。例如，手機設備拍照具有美顏功能，但在家庭多人合影等場景下，手機屏幕較小，此時可以用手機控制智慧屏的攝像頭，同時還能調用手機的相機美顏功能，并將最終照片傳回手機。

除此之外，還可以通過分布式任務調度，實現業務的無縫遷移。例如在上車前，可以通過手機查找并規劃好導航路線，待上車后，導航會自動遷移到車載大屏和車機音箱，待下車后，導航又會自動遷移回手機。

4．分布式設備虛擬化

分布式設備虛擬化可以實現不同設備的資源融合、設備管理、數據處理，將周邊設備作為手機能力的延伸，共同形成一個超級虛擬終端。針對不同類型的任務，為用戶匹配并選擇能力最佳的執行硬件，讓業務連續地在不同設備間流轉，充分發揮不同設備的資源優勢。分布式設備虛擬化示意圖如圖1.4所示。

5．一次開發，多端部署

HarmonyOS通過提供統一的IDE，進行多設備的應用開發，并且通過向用戶提供程序框架、Ability框架及UI框架，保證開發的應用在多終端運行時的一致性。通過模塊化耦合，對應不同設備間的彈性部署。一次開發，多端部署的示意圖如圖1.5所示。

6．統一OS，彈性部署

HarmonyOS擁有“硬件互助，資源共享”和“一次開發，多端部署”的系統能力，為各種硬件開發提供了全棧的軟件解決方案，并保持了上層接口和分布式能力的統一。通過組件化和小型化等設計方法，做到硬件資源的可大可小，以及在多種終端設備間按需彈性部署。

1.1.2　HarmonyOS系統架構

HarmonyOS整體遵從分層設計，從下向上依次為內核層、系統基礎服務層、框架層和應用層。HarmonyOS系統架構如圖1.6所示。

1．內核層

HarmonyOS采用多內核設計（Linux內核、HarmonyOS微內核或者Lite OS），支持針對不同資源受限設備選用適合的OS內核。內核抽象層（KAL）通過屏蔽多內核差異，對上層提供基礎的內核能力，包括進程／線程管理、內存管理、文件系統、網絡管理和外設管等。

2．系統基礎服務層

系統基礎服務層是HarmonyOS的核心能力集合，通過框架層對應用程序提供服務，包含系統基本能力子系統集、基礎軟件服務子系統集、增強軟件服務子系統集、HarmonyOS驅動框架（HDF）和硬件抽象適配層（HAL）、硬件服務子系統集和專有硬件服務子系統集。

3．框架層

框架層為HarmonyOS的應用程序提供了Java/C/C++/JavaScript等多語言的用戶程序框架和Ability框架，以及各種軟硬件服務對外開放的多語言框架API。

4．應用層

應用層包括系統應用和第三方應用。HarmonyOS的應用由一個或多個FA（Feature Ability）或PA（Particle Ability）組成。其中，FA有UI頁面，而PA無UI頁面。FA/PA均能夠實現特定的業務功能，支持跨設備調度與分發，為消費者提供一致、高效的應用體驗。